相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?

2022-10-02    分類: 網(wǎng)站建設(shè)

相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?

邊緣計(jì)算是繼分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、云計(jì)算之后的又一新型計(jì)算模型。邊緣計(jì)算是以云計(jì)算為核心,以現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)為途徑,以海量智能終端為前沿,通過(guò)優(yōu)化資源配置,使得計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸、應(yīng)用等服務(wù)更具智能,具備優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、深度協(xié)同的資源調(diào)度能力,是集云、網(wǎng)、端、智四位一體的新型計(jì)算模型,其概念蘊(yùn)含豐富。

(1)邊緣計(jì)算是一種全局性的計(jì)算模型,涵蓋中心和邊緣。

邊緣計(jì)算的構(gòu)成包括兩大部分:一是資源的邊緣化,具體包括計(jì)算、存儲(chǔ)、緩存、帶寬、服務(wù)等資源的邊緣化分布,把原本集中式的資源縱深延展,靠近需求側(cè),提供高可靠、高效率、低時(shí)延的用戶體驗(yàn);二是資源的全局化,即邊緣作為一個(gè)資源池,而不是中心提供所有的資源,邊緣計(jì)算融合集中式的計(jì)算模型(例如:云計(jì)算、超算),通過(guò)中心和邊緣之間的協(xié)同,達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的目的。

(2)邊緣計(jì)算需要全局協(xié)同,以便得到高效的計(jì)算性能。

邊緣計(jì)算應(yīng)從全局考慮問(wèn)題,不僅僅局限于網(wǎng)絡(luò)的邊緣側(cè),而是與處于中心位置的云計(jì)算中心、數(shù)據(jù)中心、超算中心等一道進(jìn)行協(xié)同計(jì)算的模型,它們之間的協(xié)同計(jì)算、并行處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)化等都需要全局考慮,以便獲得最優(yōu)的處理效率。

(3)邊緣計(jì)算是一種智能化的計(jì)算模型,會(huì)動(dòng)態(tài)根據(jù)需求提供動(dòng)態(tài)服務(wù)。

邊緣計(jì)算是對(duì)云、網(wǎng)、端三級(jí)結(jié)構(gòu)的一種升級(jí),是邁向智能化的重要一步。邊緣計(jì)算通常會(huì)具有情景感知能力,通過(guò)上下文感知業(yè)務(wù)場(chǎng)景、用戶需求、計(jì)算規(guī)模、存儲(chǔ)大小等,這樣才能有的放矢,根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)配置資源,使得該計(jì)算模型更具智能化。

(4)邊緣計(jì)算具有物理邊界、邏輯邊界、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、邊緣節(jié)點(diǎn)、邊緣側(cè)、云側(cè)等概念。

邊緣計(jì)算的物理邊界是指處于邊緣設(shè)備的一端,在網(wǎng)關(guān)的邊緣側(cè),靠近用戶。邏輯邊界是指在功能上處于邊緣,相對(duì)于集中式的云計(jì)算功能。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是指承擔(dān)邊緣設(shè)備級(jí)聯(lián)、應(yīng)用服務(wù)、任務(wù)分發(fā)等功能的服務(wù)端,權(quán)責(zé)上屬于服務(wù)的提供方,而不是最終功能的使用者。邊緣節(jié)點(diǎn)是指海量的智能終端設(shè)備,是真正靠近用戶的邊緣側(cè)設(shè)備,為用戶提供直接的計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬等服務(wù)。邊緣側(cè)是指海量終端側(cè),靠近用戶,并且處于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的外側(cè)。云側(cè)是指靠近云計(jì)算、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)中心的一側(cè),是處于功能核心位置的基礎(chǔ)設(shè)施。

(5)邊緣計(jì)算使得中心智能向前端智能擴(kuò)展,智能協(xié)同將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

邊緣計(jì)算一定程度上是把智能移動(dòng)到邊緣,很多前端智能終端已經(jīng)可以單獨(dú)處理復(fù)雜的處理任務(wù),并可實(shí)時(shí)處理設(shè)備收集的、有價(jià)值的原始數(shù)據(jù)。邊緣網(wǎng)絡(luò)智能化的實(shí)現(xiàn),是通過(guò)智能的管控手段對(duì)業(yè)務(wù)、性能、安全等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一的優(yōu)化、協(xié)同、配置和管理。此外,前端智能是邊緣計(jì)算的一種表現(xiàn)形式,使得人工智能的感知距離、感知種類、處理速度、傳輸時(shí)延等關(guān)鍵參數(shù)得到極大優(yōu)化和提升。

邊緣計(jì)算模型區(qū)別于傳統(tǒng)的云計(jì)算模型、網(wǎng)格計(jì)算模型、分布式計(jì)算等模型,是一種新型的計(jì)算模型。

1、從資源配置看

邊緣計(jì)算是調(diào)動(dòng)全局的資源為其所用,是集中心側(cè)、邊緣側(cè)資源整體優(yōu)勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)的處理,完成全局的最優(yōu)。也就是說(shuō),邊緣計(jì)算并不是孤立的計(jì)算模型,需要整體考慮資源的配置和調(diào)度。

2、從協(xié)同模式看

邊緣計(jì)算具備中心側(cè)和邊緣側(cè)兩方的資源,因此需要進(jìn)行協(xié)同,本地能處理好的事情,就近處理,解決不了的事情交予中心側(cè)或其他協(xié)同方的資源進(jìn)行處理。因此,邊緣計(jì)算模型是一種協(xié)同計(jì)算模型,與各個(gè)邊緣側(cè)、中心側(cè)都有關(guān)聯(lián),需要統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和資源調(diào)配,達(dá)到資源利用的大化。

3、從智能程度看

邊緣計(jì)算需要優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),需要協(xié)同并進(jìn)、需要感知用戶場(chǎng)景、需要優(yōu)化配置資源,而這些勢(shì)必需要機(jī)器智能,因此邊緣計(jì)算涵蓋一種智能化的、自動(dòng)化的資源配置方式。事前簡(jiǎn)單的用戶配置、參數(shù)定義,不能有效滿足用戶側(cè)的效用需求。用戶側(cè)需要實(shí)時(shí)得感知配置資源,以便就近提供高帶寬、高可靠、高性能的服務(wù)。

4、從異構(gòu)處理看

參與邊緣計(jì)算的設(shè)備眾多,設(shè)備的異構(gòu)是邊緣計(jì)算的一大特征。傳統(tǒng)的云計(jì)算往往通過(guò)設(shè)備的虛擬化、形成眾多的虛擬機(jī)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。而邊緣計(jì)算的設(shè)備異構(gòu)型不能簡(jiǎn)單的虛擬化來(lái)解決,其復(fù)雜程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于云計(jì)算。例如:不同類型、不同指標(biāo)、不同參數(shù)、不同用途、不同廠商、不同功能的設(shè)備需要互聯(lián),需要統(tǒng)一處理相應(yīng)的問(wèn)題。設(shè)備間的互聯(lián)互通將是邊緣計(jì)算模型中不可或缺的組成部分,是目前該技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)。

5、從服務(wù)模式看

云計(jì)算具有三層服務(wù)模式,即:IaaS、PaaS、SaaS,而邊緣計(jì)算將對(duì)此模式進(jìn)行改變或補(bǔ)充。邊緣計(jì)算不具有典型的三層模式,邊緣計(jì)算無(wú)需統(tǒng)一屏蔽底層的差異,而是根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行把控。邊緣計(jì)算模型不具備云計(jì)算典型的三層服務(wù)模式。邊緣計(jì)算模型需要考慮問(wèn)題是如何和云計(jì)算三層模型進(jìn)行有效的對(duì)接和協(xié)同,而不是進(jìn)行統(tǒng)一。因此,邊緣計(jì)算具有其差異性和特殊性,不是典型的三層服務(wù)模型。

6、從體系結(jié)構(gòu)看

邊緣計(jì)算是在靠近網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)大規(guī)模部署智能終端設(shè)備,和傳統(tǒng)的云、網(wǎng)、端三層模型具有一致性,但是亦有區(qū)別。原因在于,云、網(wǎng)、端只是基礎(chǔ)設(shè)施的布局,是靜態(tài)的一種結(jié)構(gòu),而邊緣計(jì)算本質(zhì)是一種動(dòng)態(tài)的、自動(dòng)化的資源配置方式,從而區(qū)別于以上靜態(tài)結(jié)構(gòu)。更確切的講,邊緣計(jì)算是云、網(wǎng)、端、智四位一體的模型,智能縱向涵蓋云、網(wǎng)、端,從上到下均涵蓋。因此邊緣計(jì)算是一種具備智能的云、網(wǎng)、端結(jié)構(gòu),智能化是其重要的特征之一。

(1)ETSI 參考架構(gòu)

根據(jù)ETSI的GS MEC 003規(guī)范,移動(dòng)邊緣系統(tǒng)參考架構(gòu),如下圖所示,由兩個(gè)層次組成,即:網(wǎng)絡(luò)層、移動(dòng)邊緣主機(jī)層、移動(dòng)邊緣系統(tǒng)層。

(2)Intel MEC架構(gòu)

根據(jù) Intel MEC 架構(gòu),如下圖所示,移動(dòng)邊緣計(jì)算位于無(wú)線接入點(diǎn)與有線網(wǎng)絡(luò)之間,其系統(tǒng)組成包括路由子系統(tǒng)、能力開(kāi)放子系統(tǒng)、平臺(tái)管理子系統(tǒng)、邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施。前三個(gè)子系統(tǒng)部署在 MEC 服務(wù)器內(nèi),而邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施則由部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)的小型或微型數(shù)據(jù)中心構(gòu)成。邊緣側(cè),通過(guò)構(gòu)建多個(gè)邊緣云和移動(dòng)基站構(gòu)建無(wú)線接入網(wǎng),連接移動(dòng)終端設(shè)備和核心網(wǎng)絡(luò)。用戶通過(guò)無(wú)線基站內(nèi)部設(shè)施或邊緣云獲得本地化的公有云服務(wù),并可連接其他企業(yè)的私有云實(shí)現(xiàn)混合云服務(wù)。MEC 系統(tǒng)是一開(kāi)放性的平臺(tái),基于云平臺(tái)的虛擬化環(huán)境平臺(tái),支持第三方應(yīng)用在邊緣云內(nèi)部的虛擬機(jī)(VM)上運(yùn)行。

相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?

(3)ECC 參考架構(gòu)

邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(ECC,Edge Computing Consortium)提出的邊緣計(jì)算參考架構(gòu) 1.0,采用層次化設(shè)計(jì),共分為 4 個(gè)功能域:

相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?

應(yīng)用域基于設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)功能域提供的開(kāi)放接口,實(shí)現(xiàn)邊緣行業(yè)應(yīng)用,支撐邊緣業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。

數(shù)據(jù)域提供數(shù)據(jù)優(yōu)化服務(wù),包括數(shù)據(jù)的提取、聚合、互操作、語(yǔ)義化以及分析與呈現(xiàn)的全生命周期服務(wù),并保障數(shù)據(jù)的安全與隱私性。

網(wǎng)絡(luò)域?yàn)橄到y(tǒng)互聯(lián)、數(shù)據(jù)聚合與承載提供聯(lián)接服務(wù)。

設(shè)備域通過(guò)貼近或嵌入傳感、儀表、機(jī)器人和機(jī)床等設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn),支撐現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的智能互聯(lián)及智能應(yīng)用。

相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?

ECC 邊緣計(jì)算參考架構(gòu) 2.0從橫向上分為四個(gè)層次,包括:邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)層、聯(lián)接計(jì)算 Fabiric 層、業(yè)務(wù) Fabric 層、智能服務(wù)層。多視圖呈現(xiàn),概念視圖、功能設(shè)計(jì)視圖、部署視圖。

(4)霧計(jì)算參考架構(gòu)

OpenFog Consortium 發(fā)布 OpenFog 參考架構(gòu)旨在支持物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等數(shù)據(jù)密集型需求而形成的通用技術(shù)框架。OpenFog 參考架構(gòu)的關(guān)鍵是該架構(gòu)所基于的八個(gè)核心技術(shù)原則,每個(gè)被稱為支柱,分別是安全性、可擴(kuò)展性、開(kāi)放性、自主性、RAS(可靠性、可用性、可維護(hù)性)、敏捷性、層次性架構(gòu)和可編程性。

相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?

OpenFog 參考架構(gòu)包括多個(gè)水平層次、透視面、垂直視角來(lái)進(jìn)行描述,如下圖所示。水平層次包括:硬件平臺(tái)基層設(shè)施層、硬件平臺(tái)虛擬化層、節(jié)點(diǎn)管理與軟件背板層、應(yīng)用支持層、應(yīng)用服務(wù)層。垂直視角包括:性能、安全、管理、數(shù)據(jù)分析與控制、IT 業(yè)務(wù)與跨霧應(yīng)用。

本文標(biāo)題:相比數(shù)據(jù)中心,邊緣計(jì)算架構(gòu)差異在哪?
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